1、 PIC單片機課程設(shè)計報告 題 目： 溫度監(jiān)測與控制 學生姓名： 學 號： 指導教師： 年 月 日目 錄一.課程設(shè)計性質(zhì)與目的02二.課程設(shè)計任務(wù)和要求02三.課程設(shè)計具體步驟3.1 總體方案設(shè)計說明 033.2 硬件設(shè)計說明 033.3 軟件設(shè)計說明 06四.設(shè)計總結(jié)與體會 4.1設(shè)計結(jié)果 084.2問題及解決方法 084.2感想及體會 08五參考文獻 09六附錄 101. 課程設(shè)計性質(zhì)和目的： PIC單片機課程設(shè)計是電氣工程與自動化專業(yè)及相近專業(yè)的一門重要的專業(yè)實踐課，本課程在PIC單片機課程的基礎(chǔ)上，通過硬件設(shè)計與軟件編程與實際實驗板調(diào)試的實踐，進一步掌握PIC單片機的C程序語言的編寫與

2、調(diào)試，是畢業(yè)設(shè)計前的一次重要的實踐，為今后走上工作崗位打下堅實的單片機應(yīng)用基礎(chǔ)。具體來說，這次課程設(shè)計能讓我 擴展、加深對PIC單片機應(yīng)用的了解，包括中斷、定時器、PWM、顯示等功能模塊的應(yīng)用；接觸項目中C語言編程的邏輯，如何一步一步實現(xiàn)所想要的功能；通過分析選擇元件，學著查找相關(guān)元件資料；在后期，優(yōu)化程序，使之能滿足實際運行要求；最終完成該課程設(shè)計。二.課程設(shè)計任務(wù)和要求：我的課程設(shè)計題目是溫度監(jiān)測與控制，要求當溫度T超過電機啟動設(shè)定值（START_T）時，為了防止在臨界溫度值時的風扇頻繁啟/停，控制風扇的啟/停要有一定的回差值（DELTA_T）,即當T=START_T時啟動風扇，當T(ST

3、ART_T-DELTA_T)時關(guān)閉風扇，并要求START_T和DELTA_T能由用戶設(shè)定。具體來說：1）利用LCD，顯示實時溫度，電機啟動溫度值及溫度控制回差值；2）能夠通過按鍵的設(shè)置增大或減小轉(zhuǎn)啟動溫度及回差溫度；3）通過LED亮滅實現(xiàn)預(yù)警；4）通過風扇（直流電機）實現(xiàn)散熱。三課程設(shè)計具體步驟：3.1 總體方案設(shè)計說明在實驗板上調(diào)試程序在PROTEUS上繪制硬件仿真圖編寫C程序，利用MPLAB經(jīng)行調(diào)試了解課設(shè)所需元件、模塊，實現(xiàn)功能流程 本課程設(shè)計利用TC74溫度傳感器采用溫度數(shù)據(jù)，通過PIC16F877芯片IIC通信模塊傳送溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)BCD轉(zhuǎn)換，在LCD上顯示出來。并且該溫度值將與電機啟

4、動設(shè)定值對比，與電機啟動設(shè)定值和回差值的差進行對比，調(diào)控風扇的轉(zhuǎn)停，LED的閃滅。為了防止電機旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過高，根據(jù)脈寬調(diào)制原理編寫相應(yīng)程序，利用單片機調(diào)整輸出PWM的高電平時間控制直流電機的轉(zhuǎn)速。3.2硬件設(shè)計說明整個系統(tǒng)硬件電路包括四個主要模塊：LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊、微型直流電機PWM控制模塊。3.2.1LCD顯示模塊圖3.2.1課設(shè)板所用的 LCD 型號為YB1602A，接線如圖3.2.1 所示。圖中采用4 位數(shù)據(jù)線接線方式，是為了節(jié)省單片機的IO 口。從圖中可以知道，要使用該LCD 時，短路插P38、P22 的短路插（除RD7 外）均要插上。如要使用背光控制，可將P22 的短路插8

5、 插短接，如不用背光，該短路插不接。表1 為LCD YB1602A 的引腳功能說明。引腳名功能RS命令/數(shù)據(jù)選擇：1：數(shù)據(jù)，0：命令R/W 讀/寫選擇：1：讀，0：寫E 數(shù)據(jù)使能：下降沿送入有效DB7DB0數(shù)據(jù)線，如用4位數(shù)據(jù)，使用高4位表 1 LCD YB1602A 引腳功能表上電后要延時15ms 后，才能進行初始化，LCD 初始化過程詳見附錄。3.2.2按鍵輸入模塊采用課設(shè)板上44按鍵中的三個普通按鍵S1、S5、S9即可，三個按鍵對應(yīng)的功能見表2，接線如圖3.2.2所示，其中P45 須短接到地，P20 的13 短路插短接，用到RB0RB2共3個引腳，編程時利用RB0/INT 中斷與RB電平

6、變化中斷進行按鍵處理。圖3.2.2按鍵功能S1(SET)進入調(diào)整模式，或者退出調(diào)整模式S5(INC)每按一次，則數(shù)值增1S6(DEC)每按一次，則數(shù)值減1表 2 按鍵功能表3.2.3微型直流電機PWM控制模塊圖3.3.3本模塊的接線圖如圖3.3.3所示，利用單片機輸出的PWM波形控制T3的通斷，對VCC電壓進行斬波，通過改變PWM占空比從而改變直流電機的電樞電壓，從而改變電機轉(zhuǎn)速。為了防止T3斷開時電機產(chǎn)生的過電流使板上器件燒毀，在電機兩端反并聯(lián)了二極管D4。本設(shè)計采用CCP1模塊即通過RC2輸出1kHz的PWM波控制電機轉(zhuǎn)速，P26需將2用短路插短接。3.2.4 TC74溫度傳感器模塊溫度傳

7、感器TC74是Microchip公司的一款I(lǐng)IC接口的數(shù)字式溫度傳感器。其測溫范圍為-40125，在2585之間的誤差為-2+2，在0125之間的誤差為-3+3。它有兩種分裝，如下圖： 220V電源單片機PIC16F877 pwmRBIICLED燈變壓器硬件框圖：直流電機 按鍵中斷溫度檢測TC74液晶顯示控制3.3 軟件設(shè)計說明3.3.1主程序框圖開始：初始化溫度的讀取顯示 進入修改設(shè)置狀態(tài)KEY.FLAG=1? y5秒內(nèi)有操作? n y n 電機運轉(zhuǎn)、LED閃亮溫度值超過電機啟動值？ n y 溫度值超過電機啟動值與回差值的差？ nLED燈滅，電機不啟動 y 是 LED長亮 n 3.3.2各部

8、分功能實現(xiàn) 3.3.2.1按鍵功能程序流程圖本設(shè)計用了3個按鍵，一個是接于RB0/INT的按鍵，它利用INT中斷功能，為功能設(shè)置鍵；另兩個是接與RB1、RB2的按鍵，它們利用RB電平變化中斷，為+1和-1鍵。因此程序要用到INT中斷與RB電平變化中斷。為了方便編程，定義了結(jié)構(gòu)體類型STRU變量KEY:l KEY的成員SET為3位，保存按鍵SET的次數(shù)，次數(shù)只能在02間循環(huán)，但結(jié)構(gòu)體預(yù)留了3位，最大可至7，便于程序功能擴展；l 成員INC=1表明有INC按鍵按下，但未處理，處理后令其等于0，就不會重復(fù)處理了；l 成員DEC=1表明有DEC按鍵按下，其他操作與成員INC相同；l 成員FLAG=1表

9、明有按鍵需要處理，成員CHANGE=1表明顯示需要刷新。在按鍵的處理中，中斷程序中只是設(shè)置了標志位，處理按鍵均在主程序中進行，一旦有有效按鍵按下（先按SET后按INC或DEC）,啟動TMR1進行延時計時時，超過5秒內(nèi)無按鍵，程序自動退出按鍵狀態(tài)，因此每次有效按鍵時，TMR1的中斷次數(shù)計數(shù)值T1N均清零。 3.3.2.2PWM輸出程序設(shè)計本設(shè)計采用CCP1模塊從RC2引腳輸出1kHz（即周期為1000）的PWM波,預(yù)分頻比用1:16，晶振為8MHz，則 1000=（PR2+1）40.12516 PR2=124 假設(shè)高電平時間為則由CCPR1L及CCP1CON的5、4兩位共10位的X值為，時間單位

10、為。而占空比 改變PWM的高電平時間，只需對CCPR1L和CCP1CON的5、4兩位重新賦值即可。 3.3.2.3 溫度采樣顯示程序設(shè)計LCD液晶顯示及IIC初始化，單片機通過IIC通信向TC74發(fā)送地址，地址在字節(jié)的高7位，最低位為0表示為寫，接著單片機向TC74發(fā)送第二個數(shù)據(jù)，即讀溫度命令字RTR（0b）；然后再重新開始，單片機再向TC74發(fā)送地址，但此時最低位為1，表示接下來要讀TC74的溫度值。最后單片機接受TC74發(fā)出的溫度值。經(jīng)過BCD轉(zhuǎn)碼后，將該溫度值顯示在LCD液晶屏上。4、結(jié)論4.1 設(shè)計結(jié)果本次課程設(shè)計能夠滿足題目要求，實現(xiàn)溫度監(jiān)測與控制，能夠根據(jù)用戶設(shè)置的設(shè)定值啟動風扇降

11、溫，并通過燈光信號變化預(yù)警。4.2 問題及解決方法1) 第一個碰到的問題編譯是有不少錯誤，只能一個一個解決，不僅需要看書，還需要和同學多交流，比如，書上IIC_SEND程序中STAT_RW在MPLAB里一直報錯，后來改成RW就可以了；2) 是LCD液晶屏無法顯示數(shù)據(jù)。有PROTEUS上接線的錯誤，線腳直接接在LCD的針腳上，程序中初始化定義出錯，未能理解LCD_WRITE及LCD_WRITE_4的不同，后來通過在項目中設(shè)置LED檢測，從主程序開頭逐句排查，了解程序運行卡在哪里，逐一解決，實現(xiàn)正常顯示；3) 溫度顯示T=000，先排除顯示模塊出現(xiàn)問題的可能，屏蔽按鍵中斷功能，反復(fù)檢查IIC初始化

12、，及IIC主動接收、主動發(fā)送程序，發(fā)現(xiàn)在IIC端口加IIC調(diào)試器觀察IIC通信是否正常工作；4) 按鍵失靈，按鍵沒有反應(yīng)，解決辦法是檢查相關(guān)程序，著重檢查端口設(shè)置；5) 剛開始對電機何時運行，LED的閃滅情況有些混亂，解決辦法是，把功能設(shè)定用文字寫下來，再根據(jù)文字編寫程序；6) 實際燒寫發(fā)現(xiàn)LCD顯示異常，按鍵沒有反應(yīng)，又重新梳理程序，更改了按鍵程序邏輯；7) 實際電機運轉(zhuǎn)時，電機轉(zhuǎn)速忽大忽小，無法穩(wěn)定。這種情況可能是由于程序里對PWM的高電平時間調(diào)整得過于頻繁，或者是由于調(diào)整的幅度過大，可在相應(yīng)程序段插入一段延時，或者將PWM高電平時間調(diào)整的幅度減小。4.3 感想及體會1) 確定課題后，就確

13、定了要用到哪些元件、芯片及PIC16F887的哪幾個功能模塊，所以，必須對這些有個比較深的了解和認識，這樣在編寫程序時能減少錯誤，構(gòu)思出程序流程圖，再根據(jù)流程圖寫確定主函數(shù)框架，確定子程序，這樣程序編寫起來才不會亂，也有助于檢查時迅速找到相應(yīng)的程序段；2) 觀察實驗板實際電路，根據(jù)實驗板確定使用哪些端口，之后再進行相應(yīng)程序編寫；3) 程序的編寫，需分模塊寫，子程序化設(shè)計做到細致認真，特別是端口地址設(shè)置，編譯出現(xiàn)錯誤耐心解決，在編譯成功后，而仿真運行發(fā)生故障時，一個一個檢查相應(yīng)模塊程序運行是否正常，并且對硬件設(shè)計也要多加留心，有時是硬件接線的問題；4) 實時保存，留有備份，以防萬一，對出現(xiàn)問題的

14、程序段可反復(fù)推敲；5) 程序基本構(gòu)架完畢和調(diào)試成功后，對程序可進行必要的刪減和優(yōu)化，使其更加簡練。還可以添加一些附加功能，使系統(tǒng)設(shè)計更完善和人性化。 通過這次課程設(shè)計使我對PIC單片機有了更深的了解，積累了一些設(shè)計經(jīng)驗，懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，嚴謹和細心才能把程序做好做漂亮。不同的課題使我在做課設(shè)的過程中更加獨立，掌握到更多知識。雖然只是一個小小的題目，但是卻有很豐富的內(nèi)容，比如還可以加入電機測試模塊，對電機進行調(diào)速，這都是我接下來要實現(xiàn)的目標。參考書目：1 PIC16系列單片機C程序設(shè)計與PROTEUS仿真江和，北京航空航天大學出版社,20102 福州大學PIC單片機課程設(shè)計指導書

15、江和，鮑光海，2012年3月附錄#include_CONFIG(0x3771);/引腳定義#define LCD_RS RD4 /LCD寄存器選擇 數(shù)據(jù)H/指令L#define LCD_RW RD5 /LCD讀H/L寫控制線#define LCD_E RD6 /LCD E 時鐘#define LED RA5 /LED#define FS RC2 /電機#define KEY_DEC RB2#define KEY_INC RB1/常數(shù)定義#define TC74_ADD 0b#define COM 0#define DAT 1#define LINE1 0b#define LINE2 0b#de

16、fine RTR 0b#define ST_POSITION LINE2+5#define DT_POSITION LINE2+13/函數(shù)聲明void CSH();void LCD_CSH(void);void LCD_WRITE(char,char);void LCD_WRITE_4(char,char);void DISP_MENU(void);void DISP_T(signed char);void DISP_ST_DT(void);void BCD(unsigned int);void DELAY_I(unsigned int);void DELAY_US(char);void DE

17、LAY(unsigned int);void IIC_SEND(char);void IIC_CSH(void);signed char READ_T(void);void interrupt ISR(void);char AA17= WKDJ ;_EEPROM_DATA(50,3,255,255,255,255,255,255);char BW,SW,GW;char T1N,START_T,DELTA_T;/定義結(jié)構(gòu)體類型STRU的變量KEYstruct STRUunsigned SET:3;unsigned INC:1;unsigned DEC:1;unsigned FLAG:1;unsi

18、gned CHANGE:1;KEY;void main(void)char ST_OLD,DT_OLD;signed char R5;unsigned int i;CSH();LCD_WRITE(0b,COM);DELAY(2);DISP_MENU();DELAY(50);LCD_WRITE(0b,COM);DELAY(2);DISP_T(R5);DISP_ST_DT();while(1)R5=READ_T();/讀溫度傳感器的溫度值 DISP_T(R5);/顯示溫度值 LED=1; if (R5=(START_T-DELTA_T) LED=0; if (R5=START_T) TRISC2=

19、0;PR2=124;CCPR1L=0x32;CCP1CON=0b;T2CON=0b;LED=1;i=0;while(KEY.FLAG=0)DELAY(1);i+;if(i100)LED=0;if(i200)break; ST_OLD=START_T;DT_OLD=DELTA_T;while (KEY.FLAG=1)LED=0;NOP();CCP1CON=0b;FS=0;if (KEY.SET=1)/進入修改LCD_WRITE(ST_POSITION,COM);else if (KEY.SET=2)LCD_WRITE(DT_POSITION,COM);LCD_WRITE(0b,COM);/字符閃

20、if (KEY.SET=1)if (KEY.INC=1)KEY.INC=0;DELAY(3);START_T+;if (START_T=100)START_T=100;else if (KEY.DEC=1)KEY.DEC=0;DELAY(3);START_T-;if (START_T=20)DELTA_T=20;else if(KEY.DEC=1)KEY.DEC=0;DELAY(3);DELTA_T-;if (DELTA_T4;LCD_WRITE_4(R2,FLAG);R2=R1&0x0F;LCD_WRITE_4(R2,FLAG);DELAY_US(10);/IIC發(fā)送數(shù)R并等待發(fā)送完成，收到

21、從機的應(yīng)答信號void IIC_SEND(char R)SSPBUF=R;/發(fā)送while(RW=1);/在主控模式下判斷發(fā)送是否完成while(SSPIF=0);/等待發(fā)送完成while(ACKSTAT=1);/等待從機發(fā)送信號應(yīng)答/IIC初始化void IIC_CSH(void)TRISC&=0b;SSPCON=0b;/同步串口使能，主控方式SMP=0;/使能告訴模式（400kHz）的壓擺率控制SSPADD=4;/主控模式為波特率值，每位時間T=（SSPADD+1）/Tcy=5uS/讀TC74的溫度值signed char READ_T(void)signed char R1;/INTCO

22、N=0b;/關(guān)閉GIE、PEIE中斷SEN=1;/開始條件while(SEN=1);/檢測開始條件是否完成IIC_SEND(TC74_ADD1);/送地址（寫）IIC_SEND(RTR);/寫RTR指令（寫）RSEN=1;/重新開始條件while(RSEN=1);/等待IIC_SEND(TC74_ADD1)+1);/發(fā)送TC74地址（讀）RCEN=1;/接收使能while(RCEN=1);/等待R1=SSPBUF;/接收數(shù)據(jù)PEN=1;/停止位while(PEN=1);return(R1);/void DISP_MENU(void)char i;LCD_WRITE(0b,COM);LCD_WR

23、ITE(LINE1,COM); /回到行首for(i=0;i=0)BCD(R1);else R2=(R1)+1;BCD(R2);LCD_WRITE(LINE1+5,COM);LCD_WRITE(T,DAT);LCD_WRITE(=,DAT);if(R1=0)LCD_WRITE(BW+0x30,DAT);LCD_WRITE(SW+0x30,DAT);LCD_WRITE(GW+0x30,DAT);LCD_WRITE(0xDF,DAT);LCD_WRITE(C,DAT);/延時(n)msvoid DELAY(unsigned int n)unsigned int j;char k;for(j=0;j0;k-) NOP();/延時(n)ms,中斷專用void DELAY_I(unsigned int n)unsigned int j;char k;for(j=0;j0;k-